摘要：随着天然气工业的快速发展和需求量的迅猛增加，人们越来越重视对城市环境的保护。天然气在离开油藏时或自地下储集层中出的天然气及脱硫后的天然气通常含有水蒸气,有些气还含有硫化氢和二氧化碳酸性气体会便管线和设备腐蚀，水蒸气在天然气的压力和温度改变时容易形成水化物，不符合天然气集输和深加工的要求。出于环保，安全，且方便经济等方面考虑，保证天然气集输过程中不形成水化物,通常使用三甘醇吸收脱水工艺。
关键词:天然气；三甘醇脱水
1、脱水技术的优选
调研了国内外多种天然气脱水技术，针对溶剂吸收法、固体吸附法、低温脱水法等几种较为成熟的脱水技术，运行成本、能耗和操作难度几方面进行了对比分析：其中乙二醇降温脱水法能耗较低，但乙二醇低温下过于粘稠，再生时容易分解和酸化；而低温甲醇洗工艺，缺点集中在甲醇溶液的再生方面；分子筛脱水管理操作难度高，又存在二次再生的问题；经过对比，三甘醇脱水在目前应用最广泛，技术最先进，同时运行成本较低，自动化操作，便于管理。因此，优选了三甘醇脱水技术进行试验。
借鉴国内外现有天然气脱水装置的成功经验，研制了三甘醇脱水装置，用于再生气脱水，并采用电驱泵替代了传统的气驱式甘醇泵，该装置设计紧凑，自成独立系统，运行稳定，自动化程度高。再生气经脱水后，水露点可以达到-10℃以下(与外输气混合后低于-30℃)。完全能够满足再生气脱水需求。
2、三甘醇脱水装置的工作原理
再生气首先经过吸收塔底设立的分离器，分离掉游离态液滴及固体杂质，进入三甘醇脱水装置吸收塔下部的气液分离段，经过上升管通过填料与从塔上部进入的贫三甘醇充分接触，气液传质交换，脱除掉再生气中的水分后，经塔顶捕雾网出塔。
脱水后的再生气出塔后，经过套管式气体-甘醇换热器与进塔前热贫甘醇换热，降低贫三甘醇进吸收塔的温度，换热后进入外输气汇管，输至界区。
三甘醇脱水是一个物理过程，利用三甘醇的亲水性，在吸收塔中三甘醇与天然气充分接触，将天然气中的水分吸收到三甘醇溶液中，使天然气含水量降低，从而实现天然气脱水。吸收了水分的三甘醇溶液，进入重沸器中加热到196～198℃，将其中水分蒸发，加上干气汽提，可得到浓度大于99.7%以上的甘醇贫液，循环使用。
3、三甘醇脱水装置的改进
将三甘醇装置传统的气动甘醇改型为电动甘醇泵这样方便了管理，又减少了天然气消耗和环境污染。三甘醇装置在原设计参数下，试运阶段，各项参数均能达到设计指标：吸收塔压力为1.15MPa；出吸收塔再生气温度为15℃；精馏柱顶温度为55.0℃；重沸器温度为198℃；甘醇循环量为0.4 m³/h，贫三甘醇进泵温度为50℃。
为了考核脱水后再生气及外输气露点情况，在试运行阶段，应用在线露点分析仪，对露点数据进行了跟踪测试，测试均在正常工况下展开，经过脱水后的再生气露点低于-10℃，混合后外输气露点低于-30℃，满足管网外输标准。
4、三甘醇装置现场试验
为了对三甘醇装置的运行效果更全面的掌握，进行现场试验，分析影响三甘醇装置运行效果的因素，优化装置参数，在满足外输气露点要求的前提下，减少三甘醇消耗，降低装置能耗。
（1）再生气冷却温度对再生气含水的影响
通常情况下，再生气空冷器后的温度可达到10～40℃，不同温度下的含水量也大不相同。图4-1为再生气含水量随冷却温度的变化曲线
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图4-1 再生气冷却温度再生气含水的影响
由图可以看出，空冷器出口温度由40℃降低为10℃，含水量可从42.5kg/104m3减少到7.1kg/104m3，降低再生气空冷器出口温度能有效降低再生气含水量，因此应有效利用冬季自然冷源，降低吸收温度即降低空冷器出口温度，大幅度减少再生气中的水，脱水需求降低，同时可降低三甘醇的循环量。
（2）吸收温度对脱水效果的影响试验
试验中保持甘醇量不变，控制吸收塔温度，每5℃一个控制点，运行2小时，测量了再生气露点和外输气露点的数据，分析测量结果可发现在脱水装置三甘醇循环量不变的情况下，装置的脱水总量基本不变，控制吸收温度低于25℃的情况下，即可满足外输气输送要求，当吸收温度高于25℃的情况下，应增大装置三甘醇循环量；反之，可适当减少三甘醇循环量，降低在装置电量消耗，减少三甘醇损失。
通过以上的试验，为了控制外输气露点不高于-30℃，应控制吸收温度在25℃以下。
5、实验效果总结及认识
通过以上试验，控制吸收温度及再生温度降低，三甘醇循环量也适当调低，装置外输气露点仍能保证不高于-30℃，既保证了冬季外输气露点满足管输要求，又降低三甘醇消耗、节约电能，可在分公司其他同类装置推广应用。
通过对装置运行参数进行优化，在环境温度较高时，可将再生气露点控制在-20℃左右，混合外输气后露点低于-30℃，在满足外输气管输要求的同时，降低了三甘醇循环量，节约了装置用电，降低装置能耗，在进行了三甘醇试验装置的设计制造及现场安装调试。在三甘醇脱水系统综合技术的前提下，自主设计开发建造的三甘醇脱水系统，具有运行平稳，脱水效率高，能耗低等突出特点。将传统气动装置的气体排放降为零，节约了能源，促进了对环境的保护。对装置内部员工的健康有着重要的意义。三甘醇装置脱水效果稳定，保证了冬季外输气露点满足管输要求。这种三甘醇脱水技术减少了传统气动装置的天然气排放，节约了能源，减少了装置排放污染。
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作者简介：庞翠华（1997.07--）；性别：女；籍贯：广西壮族自治区博白人；民族:汉族；学历：本科；毕业于：北部湾大学；现有职称：无；研究方向：自动化。
论文作者:庞翠华,许阳芳,王金婵,陆铭娟,张娅薇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/12
标签：甘醇论文; 装置论文; 温度论文; 天然气论文; 露点论文; 吸收塔论文; 输气论文; 《电力设备》2018年第22期论文;